I ricercatori hanno studiato come la luce può essere utilizzata per osservare la natura quantistica di un materiale elettronico. Hanno catturato la luce nel grafene e l'hanno rallentata alla velocità degli elettroni del materiale. Poi gli elettroni e la luce hanno iniziato a muoversi di concerto, manifestando la loro natura quantistica su una scala così ampia da poter essere osservata con un particolare tipo di microscopio.

Gli esperimenti sono stati eseguiti con grafene di altissima qualità. Per eccitare e immaginare le increspature di luce ultra lente nel grafene (chiamate anche plasmoni), i ricercatori hanno utilizzato un'antenna speciale per la luce che scansiona la superficie a una distanza di pochi nanometri. Con questo nanoscopio a campo vicino, hanno visto che le increspature di luce sul grafene si muovevano più di 300 volte più lentamente della luce, divergendo drammaticamente da quanto suggerito dalle leggi della fisica classica.

Il lavoro è stato pubblicato su Scienza dai ricercatori ICFO Dr. Mark Lundeberg, Dottor Achim Woessner, guidato dal Prof. ICREA presso ICFO Frank Koppens, in collaborazione con il Prof. Hillenbrand di Nanogune, Prof. Polini dell'IIT e Prof. Hone della Columbia University.

In riferimento agli esperimenti compiuti, Il prof. Koppens dice, "Generalmente, è molto difficile sondare il mondo quantistico, e per farlo richiede temperature ultra-basse; qui lo abbiamo potuto osservare con la luce a temperatura ambiente."

Questa tecnica apre la strada all'esplorazione di molti nuovi tipi di materiali quantistici, inclusi superconduttori o materiali topologici che consentono l'elaborazione di informazioni quantistiche con qubit topologici. Inoltre, Il prof. Hillenbrand afferma che "questo potrebbe essere solo l'inizio di una nuova era di nanoscopia in campo vicino".

Il prof. Polini dice, "Questa scoperta potrebbe portare alla comprensione in modo veramente microscopico di complessi fenomeni quantistici che si verificano quando la materia è soggetta a temperature ultra basse e campi magnetici molto elevati, come l'effetto Hall quantistico frazionario."